Technologien für die Maschinen­anbindung

So können Sie die Kommunikation aus dem Shopfloor mit der Steuerungsebene und Planungsebene vereinheitlichen

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„Infomation is the oil of the 21st century”: Vielleicht kennen Sie dieses Zitat von Peter Sondergaard (Senior Vice President bei Gartner Inc.). Es beschreibt den Wandel in der Wertschöpfungs- und Lieferkette von der reinen Veredlung von Rohstoffen hin zu virtuellen Werten in Form von Informationen und Transparenz.

Maschinendaten nehmen in diesem sich rasch verändernden Marktumfeld zunehmend eine wichtigere Rolle ein. Mit der Hilfe von Echtzeitdaten aus dem Shopfloor lässt sich eine völlig neue Ebene an Transparenz im Unternehmen erreichen. Nur dadurch lassen sich weitere Optimierungspotenziale identifizieren und neue Dienstleitungsangebote für den Markt testen.

Die Herausforderung der Produktion: Zu viele Systeme und Protokolle

Die verarbeitende Industrie steht hier vor besonderen Herausforderungen. Zum einen sieht sie sich einer existierenden und äußerst fragmentierten Systemlandschaft gegenüber. Von der Langzeitplanung im ERP über die Steuerung der Ausführung im MES bis hin zu hoch individualisierten Produktionsprozessen auf dem Shopfloor sind spezialisierte Systeme und Anwendungen in Betrieb, die Informationen zumeist mehr schlecht als recht austauschen können.

Darüber hinaus existieren unzählige Maschinenprotokolle und Schnittstellen, die je nach Domäne eine eigene Individualisierung aufweisen. Auch wenn vielversprechende Ansätze wie OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ein vereinheitlichtes Datenmodell anstreben, wird es wohl noch einige Zeit dauern, bis eine echte Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Geräteherstellern gewährleistet werden kann. Gerade aber der vertikale Informationsfluss von der Ausführungsebene in die darüber liegenden Systeme ist ein notwendiger Schritt, um eine belastbare und zukunftsweisende Digitalisierungsstrategie auf den Weg zu bringen. Und nur so lassen sich basierend auf Informationen kluge Entscheidungen treffen.

So bildet dieser Schritt der Maschinendatenanbindung bereits eine nicht zu unterschätzende Hürde für viele etablierte Unternehmen in Deutschland und Europa. Da die etablierten Standardlösungen hier nicht greifen, könnten Individualentwicklungen eine gute Lösung sein. Es zeigt sich aber auch, dass solche individuellen Ansätze oft zu kurz greifen, wenn diese zu starr und unflexibel geplant sind.

Das liegt zum einen an den neuen Anforderungen an ein solches Informationssystem. Die vielen verschiedenen Datenströme sollen möglichst in Echtzeit aggregiert und auf die verschiedenen Ebenen der Produktionspyramide verteilt werden. Eine traditionelle Lösungsarchitektur mit Applikationsschicht und Datenbankschicht kann hier oft nicht die nötige Leistung bereitstellen, da alle Daten über eine Datenbank abgebildet werden müssen.

Whitepaper: Beispiele für die erfolgreiche Digitalisierung der Produktion

Wer wettbewerbsfähig bleiben will, muss seine Prozesse digitalisieren: Die Kundenwünsche werden immer anspruchsvoller und sind mit herkömmlichen analogen Prozessen nicht zu erfüllen. Kunden fordern heute immer individuellere Produkte und schnelle, flexible, transparente Prozesse. In diesem Dokument finden Sie praxisnahe Beispiele, wie die Digitalisierung in den Bereichen Strategie, Planung, Produktion, Auslieferung, Transport und Regulierung zu mehr Wertschöpfung im Unternehmen führt.

Vorteile einer lückenlosen Maschinenanbindung

Eine Lösung für die genannten Herausforderungen muss dementsprechend flexibel einsetzbar sein um

  • Mit existierenden Systemen und Anwendungen Daten auszutauschen zu können
  • Die heterogene Landschaft an Maschinen, Protokollen, Schnittstellen und Netzwerksystemen zu vereinheitlichen
  • Neue Herausforderungen wie AGVs, Papierlose Fabrik und Intralogistik meistern zu können
  • Eine große Anzahl an Datenquellen anzubinden, deren Daten zu aggregieren, zu persistieren und an die anderen Systeme zu verteilen

Um all diese Punkte erfüllen zu können, muss eine Lösung sehr flexibel einsetzbar und auch in Zukunft noch erweiterbar sein. Um das zu bewerkstelligen, muss die zugrundeliegende Architektur offen gestaltet sein. Beispielsweise kann die SALT-eigene IoT-Plattform Data for Services (D4S) die passende Lösung sein: Eine Middleware, basierend auf Micro-Services, erlaubt es uns, mit beliebigen Maschinen und Systemen zu kommunizieren. Dabei werden die verschiedenen Protokolle und Schnittstellen als einzelne Services gekapselt, die lose „zusammengesteckt“ werden können. Dadurch sind wir in der Lage, auch die unterschiedlichsten Maschinen und Datenquellen anbinden zu können und so den Datenraum Ihres Unternehmens zu vereinheitlichen.

Ein weiterer Vorteil ist, dass dadurch unsere Bibliothek an Maschinenadaptern wächst und wir getestete und validierte Module für Sie zum Einsatz bringen können, ohne jedes Mal das Rad neu erfinden zu müssen. Zum Einsatz kommen beispielsweise

  • MQTT
  • OPC UA
  • CoAP
  • AMQP
  • REST
  • Modbus
  • M-Bus
  • SPS/PLC Kommunikation
  • … und viele mehr

Vorteile der Maschinenanbindung mit D4S

Die Plattform ist auch in Zukunft erweiterbar. Falls bestimmte Adapter für die Maschinenlandschaft noch nicht zur Verfügung stehen, kann jedwede Datenquelle ergänzt und sowohl software- als auch hardwareseitig eingebunden werden.

Über weitere Module wie unsere konfigurierbare Portaltechnologie lassen sich zukünftige Anforderungen wie BDE (Betriebsdatenerfassung) oder OEE (Overall Equipment Effectiveness) leicht nachrüsten, da auch diese Funktionen auf unserer fortschrittlichen Microservices-Architektur basieren.

Horizontale Maschinenanbindung

Maschinendatenanbindung ist für uns keine Einbahnstraße. Uns ist wichtig, dass die gleiche Technologie auch in der Lage ist, weitere Unternehmensprozesse zu integrieren wie beispielsweise das Lagerwesen. Auch hier hilft uns unsere flexible Struktur, dort anzusetzen, wo der Schuh am meisten drückt. Wir können gezielt Teilprozesse adressieren und dabei die bestehenden Systeme ergänzen, um so schrittweise Ihre Prozesse zu digitalisieren.

Eine häufige Anforderung ist auch die Integration von fremden Maschinendaten. Beispielswiese kann es in einer optimierten Supply Chain wichtig sein, Tracking und Tracing Daten der Lieferanten zu integrieren. So lassen sich über weiterführende Analysen Use Cases per Geofencing umsetzen.

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